虹膜作为人的辨识,起源于十九世纪。在1880年代,法国人Alphonse Bertillon 曾经在监狱中对囚犯以虹膜作人身的判定。而到了1980年前后,研究所开始对虹膜辨识的研究提出报告,但虹膜辨识的产品真正问世,则是在2001年以日本松下电器发表BM-ET100US(图一)后,才真正展开了虹膜辨识产品化的序幕,也成为这两年在全世界的生物辨识领域里的一个热门研究题目。
《图一 Panasonic所生产的BM-ET100US》 |
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虹膜辨识简介
生物辨识是指利用人的生理或行为特征作为辨识身份的依据,而生理的特征可区分为指纹、声纹、脸型和虹膜等,至于签名则是行为模式的一种。由于生物辨识主要应用于个人身份的识别与认证,所以需要兼顾高安全性与高便利性。一个眼睛上的虹膜可找出约240个不同的特征点,由统计的观点来看,要找出完全相符的机率只有1/10^72,与指纹(约30–40个特征点)相较,具有更高的准确性,也是目前具有最高安全性的生物辨识方式。此外虹膜在取像时,并不需要直接接触,对于使用上的接受度也较高。
虹膜辨识的基本原理
眼球的基本构造如(图二),中央点黑色部份为瞳孔区,其外围为虹膜区,最外围白色部分即俗称的眼白。虹膜表面有许多条纹沟和小坑,其形成的图像有丰富的纹路和结构性特征。而虹膜生理结构的特征,在母体胚胎时即已成形,且终身不变。不过随着年龄变化,会产生色素沉淀,而随周围光线强弱,瞳孔大小会有变化。不同的人种亦有不同的颜色,虹膜辨识就是基于这些微血管分布的变化,来作为个人身分辨识的依据。
由于眼睛是人体极为脆弱的器官,所以很难直接由手术等方式去改变它。此外,眼睛的虹膜特征具有其非常稳定的特性,从出生一岁后,虹膜特征的几乎不会发生变化。即使眼球受到外伤(如穿刺伤),虹膜部分区域会留下一个无法愈合的黑洞,但对于其他部分的虹膜特征则并不会有太大的影响。
虹膜特征产生大量变化的原因,主要在于生病(例如癌症或角膜软化症)时所造成的病变。碰到这些疾病时虹膜会产生肉芽、组织坏死等现象,进而造成虹膜特征大量改变。
一般而言,生物辨识系统主要由取像、特征点抽取及比对等三个部分所组成。以虹膜辨识而言,取像是指经由专业的红外线摄影机,来读取视网膜影像;特征点抽取则是经过一连串复杂的影像处理计算后,抽取特征点的过程;比对则是将取出的特征点与资料库进行比对,来达到识别或认证的效果。
虹膜辨识的取像
在撷取虹膜影像的过程,使用非接触性、近红外线的专业摄影机。由于眼睛为灵魂之窗,将红外线直接在眼睛上扫描,对眼睛造成的影响也是许多人的疑虑,对于光源强度的规范有下面几个世界标准,分别为ANSI/IESNA RP-27.1-96、IEC 60825-1 Amend.2、Class 1 LED。
一般而言,使用红外线摄影机撷取虹膜影像的操作距离大约从五吋至二十四吋不等,且操作环境温度较窄,只有摄氏零度到四十度左右,而操作的角度垂直大约二十五度到三十五度。目前主要红外线摄影机生产厂商有LG、Panasonic、Oki等。